Hispanopedia WikiUna máquina de ensayo de fluencia mide la alteración de un material después de haber sido sometido a esfuerzos.
Los ingenieros utilizan máquinas de fluencia para determinar la estabilidad y el comportamiento de un material cuando se somete a esfuerzos ordinarios. [ 1 ] Estas máquinas determinan cuánta deformación ( carga ) puede soportar un objeto bajo presión, lo que permite a los ingenieros e investigadores determinar qué materiales utilizar.
El dispositivo genera una curva de fluencia dependiente del tiempo calculando la velocidad constante de fluencia en relación con el tiempo que tarda el material en cambiar.
Arrastrarse
La fluencia es la tendencia de un material a cambiar de forma con el tiempo tras ser sometido a altas temperaturas y esfuerzos. La fluencia aumenta con la temperatura y es más común cuando un material se expone a altas temperaturas durante un tiempo prolongado o en su punto de fusión .
Las máquinas de fluencia se utilizan para comprender la fluencia de los materiales y determinar qué tipo se adapta mejor a cada tarea, lo cual es importante al fabricar y diseñar materiales para usos cotidianos. Generalmente, se utilizan para probar la fluencia de aleaciones y plásticos, con el fin de comprender sus propiedades y las ventajas de usar un material sobre otro. [ 2 ]
Fondo
Las primeras máquinas de ensayo de fluencia se crearon en 1948 en Gran Bretaña para probar materiales para aeronaves y ver cómo se comportarían a grandes altitudes , temperaturas y presiones . [ 3 ] Las máquinas se desarrollaron inicialmente para calcular y comprender mejor la tasa constante de fluencia en los materiales.
Diseño
Los investigadores buscan probar objetos con una máquina de fluencia para comprender el proceso de metalurgia y las propiedades físico-mecánicas de un metal , probar el desarrollo de aleaciones , obtener datos de las cargas derivadas y determinar si una muestra o material está dentro del límite de lo que están probando. [ 3 ] El diseño básico de una máquina de fluencia es el horno , el dispositivo de carga y la estructura de soporte.
El principal tipo de máquina de ensayo de fluencia es la máquina de ensayo de fluencia de carga constante. Esta máquina consta de una plataforma de carga, una base, dispositivos de sujeción y un horno. Los dispositivos de sujeción son las mordazas y las varillas de tracción. [ 4 ]
- La plataforma de carga o el soporte de carga es donde el objeto soportará una presión constante.
- Las mordazas sujetan el material en una posición determinada. La posición es importante porque, si la alineación es incorrecta, la máquina proporcionará lecturas de deslizamiento inexactas.
- El comparador de cuadrante se utiliza para medir la deformación. Es el instrumento que registra el movimiento del objeto en la máquina. La viga de carga transfiere el movimiento desde la mordaza al comparador de cuadrante.
- La cámara de calentamiento es lo que rodea al objeto y mantiene la temperatura.
Aplicaciones
Las máquinas de fluencia se utilizan comúnmente en experimentos para determinar la eficiencia y estabilidad de un material. Estudiantes y empresas las emplean para crear una curva de fluencia que muestra la presión y la tensión que un material puede soportar. La máquina es capaz de calcular la tasa de tensión, el tiempo y la presión.
Las pruebas de fluencia tienen tres aplicaciones diferentes en la industria:
- Aplicaciones con limitaciones de desplazamiento : el tamaño debe ser preciso y debe haber pocos errores o tendencia a la variación. Esto se encuentra con mayor frecuencia en los rotores de turbinas de los motores a reacción .
- Aplicaciones con limitación de rotura : en este tipo de aplicación, la rotura no puede producirse en el material, pero puede haber diferentes dimensiones a medida que el material experimenta fluencia. Los tubos de alta presión son un ejemplo de ello.
- Aplicación limitada a la relajación de la tensión : la tensión inicial se va relajando y continuará relajándose con el paso del tiempo, como en el caso de cables y pernos. [ 5 ]
Representación gráfica de la deformación
La fluencia depende del tiempo, por lo que la curva que genera la máquina es un gráfico de tiempo frente a deformación . La pendiente de una curva de fluencia es la velocidad de fluencia dε/dt. La tendencia de la curva es ascendente. Los gráficos son importantes para conocer las tendencias de las aleaciones o materiales utilizados y, mediante la generación del gráfico de fluencia en función del tiempo, resulta más sencillo determinar el material más adecuado para una aplicación específica.
Etapas de reptación
Existen tres etapas de deslizamiento:
- Deslizamiento primario : la etapa inicial de deslizamiento en la que la pendiente se eleva rápidamente en un corto período de tiempo. Transcurrido cierto tiempo, la pendiente comenzará a descender lentamente desde su elevación inicial.
- Deslizamiento en estado estacionario : la velocidad de deslizamiento es constante, por lo que la línea en la curva muestra una línea recta que representa una velocidad constante.
- Deformación terciaria : la última etapa de la deformación plástica, cuando el objeto sometido a presión está a punto de romperse. En esta etapa, la deformación plástica aumenta continuamente hasta que el objeto se rompe. La pendiente de esta etapa es muy pronunciada para la mayoría de los materiales.
Al examinar las tres etapas anteriores, los científicos pueden determinar la temperatura y el intervalo en el que un objeto se verá afectado una vez expuesto a la carga. Algunos materiales presentan un estado de fluencia secundaria muy pequeño y pueden pasar directamente de la fluencia primaria al estado de fluencia terciaria. Esto depende de las propiedades del material que se esté probando. Es importante tener esto en cuenta, ya que pasar directamente al estado terciario provoca que el material se rompa más rápidamente. [ 6 ]
Un gráfico lineal indica que el material sometido a tensión se deforma gradualmente, lo que dificulta determinar el nivel de tensión que un objeto puede soportar. Esto también implica que el material no presenta etapas diferenciadas, lo que hace que el punto de ruptura del objeto sea menos predecible. Esta es una desventaja para científicos e ingenieros al intentar determinar el nivel de fluencia que el objeto puede soportar. [ 7 ]
Referencias
- ↑ Kalkhouran, Abbas Aghajani (17 de enero de 2017). Una máquina de ensayo de fluencia: Segunda edición . LAP LAMBERT Academic Publishing. ISBN 978-3-330-02611-7.
- ↑ W. Blum, Ciencia e Ingeniería de Materiales: A; Volúmenes 319-321, diciembre de 2001, págs. 735-740
- 1 2 A. I. Smith, D. Murray, MF Day, "Equipos para pruebas de fluencia: características de diseño y control"; Volumen 180 Pt. 3A, 1965-66, págs. 303-307
- ↑ JB Grishaber,"Una novedosa máquina de ensayo de fluencia con brazo de palanca de tensión constante controlada por computadora", Review of Scientific Instruments; Jul97, Vol. 68 Número 7, pág. 2812
- ↑ Dr. Sabbah Ataya, "Máquinas de ensayo de fluencia", 2008, http://www.slideshare.net/ea2m/creep-testing-machines-presentation
- ↑ Experimento 4 Lab, Centro para la Confiabilidad de la Cerámica, Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Houston, "Copia archivada" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 1 de diciembre de 2004. Recuperado el 19 de octubre de 2011 .
{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace ) - ↑ Narayana, VJS, K. Balasubramaniam y RV Prakash. «Detección y predicción del daño por fluencia del cobre mediante técnicas acústicas no lineales». AIP Conference Proceedings 1211.1, 2010, págs. 1410-1417.
- Instrumentos de medición